研究課題
本研究の目的は、熱化学水素製造法として知られるIS法と光触媒反応や光電極反応を組み合わせて、太陽光エネルギーを利用して効率よく水を分解する熱－光化学水素製造プロセスの開発である。今年度はヨウ化水素水溶液からの水素生成反応に高い活性を示すKTaO3光触媒の高活性化と、硫酸分解反応に活性を示す光触媒の探索を中心に研究を進めた。前年度に引き続き、ヨウ化水素の光分解反応(2HI→H2+I2)に高い活性を示す触媒を探索した。従来の検討でTa系酸化物が高い活性を示したことから、CsSr2Ta3O10等の層状Ta酸化物を触媒に用いたところ、KTaO3には及ばなかったものの比較的高い活性を示した。また、KTaO3の高活性化を目的として助触媒の探索を行った。貴金属を中心に助触媒効果を検討したところ、Pt以外にもPdやNiが良好な助触媒効果を示すことを見出した。さらに反応後の触媒のXPS分析から、ヨウ素吸着量とI2およびI3-生成量に正の相関があり、助触媒表面へのI-の吸着がHIの光分解反応において重要であることを見出した。一方、硫酸分解反応についても様々な無機半導体光触媒を検討したものの、今回の検討で硫酸中の硫黄を還元して二酸化硫黄と酸素を生成させ得る触媒を見出すことは出来なかった。これは、硫酸イオンの還元反応と亜硫酸イオンの酸化反応は後者の方が圧倒的に進行しやすいことに起因しており、硫酸の熱分解による亜硫酸の生成過程が不可欠であることを示唆している。以上の結果から、ヨウ化水素の光分解反応に対してPt/KTaO3が高い光触媒活性を示すことが明らかとなった。本反応では、助触媒表面へのI-の吸着が重要であり、効率よくI2の生成が起きることを見出した。Pt助触媒の反応中の変化は観測されなかったが、触媒のさらなる活性と耐久性の向上が今後の課題であるといえる。
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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